KR20110059019A - 운전자 졸음 및 피로 감지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 운전자 졸음 및 피로 감지 시스템은 운전자의 상태를 관찰하는 카메라와 상기 운전자 상태를 다수의 레벨로 판단하는 제 1 판단부와 상기 운전자의 반응특성을 추출하는 레이더부와 상기 운전자의 반응특성을 다수의 레벨로 판단하는 제 2 판단부 및 상기 운전자의 상태 및 상기 운전자의 반응상태를 감지하여 경보메세지를 전달하는 경보판단부를 포함하여, 운전자 상태 및 운전자의 반응특성을 이용하여 졸음 또는 피로를 감지함으로써 위험상황에 노출되는 운전자에게 적절하게 경고하도록 하여 대형 사고를 예방할 수 있는 효과를 제공한다.

졸음운전, 감지 시스템

Description

운전자 졸음 및 피로 감지 시스템{Sening System of driver's sleepiness and tireness}

본 발명은 운전자 졸음 및 피로 감지 시스템에 관한 것으로, 운전자의 상태 및 반응특성을 이용하여 졸음 및 피로를 감지하여 위험성을 경고하는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 졸음운전은 운전자의 감각기능을 저하시켜서 안전운전을 저해하는 최대의 요소이다. 그러나, 종래에는 졸음운전을 방지하기 위한 장치가 없어, 졸음운전을 방지할 수 없다는 문제점이 있다. 졸음운전의 방지여부는 전적으로 운전자의 판단에 의존하게 되는데, 큰 문제는 운전자 본인도 인지하지 못하는 사이에 졸음운전을 하게되어 운전자의 판단 이전에 사고가 발생활 확률이 높아지게 된다.

졸음운전을 방지하기 위해서는 충분한 휴식이 절대적으로 필요하여, 졸리운 감이 있을 시에는 즉시 운행을 멈추고 휴식을 취하여야 하나, 휴식할 여건이 되지 않거나 시간이 촉박할 경우에는 운행을 강행하게 되고, 이로인해 사고를 유발하게 된다.

한편, 자동차에는 운전자나 탑승자를 위해서 각종 편의 시설들이 마련되어 있다. 대개 이러한 편의 시설들은 전장품인 관계로 인스트루먼트 패널에 조작 스위치가 구비되며 전장품 이외의 편의 시설들 로서 흡연자를 위한 애쉬 트레이와 시거 라이터잭, 간단한 물품을 보관할 수 있는 공간인 글로우브 박스나 콘솔 박스, 음료 등을 먹기 편하게 컵을 지지해주는 컵 홀더 등이 바로 이러한 편의 시설에 속한다. 최근에는 이러한 편의 시설이 고급화되어 열선이 내장된 시트, 보조석 에어백 장치와 네비게이션 시스템등이 선택사양이나 기본품목으로 구비되어 있다.

이외에도, 운전자가 피로를 느끼거나, 졸음을 느낄시에 피로나 졸음을 방지하기 위한 장치가 제공된다. 장시간 주행을 행한 경우 피로가 누적되어 운전자가 쉽게 피곤함을 느끼게 되는데 이러한 경우에 등이나 어깨등을 안마 할 수 있게 하는 여러 형태의 안마 시트가 있는바, 기존의 자동차용 안마 시트는 운전중 피로를 줄여주기 위한 수단으로써, 단순한 안마 기능만을 제공하였다.

또한, 종래의 졸음 방지 기구는 운전자의 얼굴에서 눈의 감김을 영상처리로 감지하여 경고음을 내는 기능을 제공하였다. 그런데, 종래의 자동차용 안마 시트는 운전자가 피곤함을 느낄때 안마기를 직접 구동해야 하는 불편함이 있었으며, 운전자가 졸음을 느끼는 시점이 아니더라도 안마 기능이 작동되어 운전에 방해를 주는 문제점이 있었다. 이 뿐만 아니라, 운전자의 졸음으로 차선이 변경되는 경우 레이더를 활용하여 근접 거리 위험을 감지하지만, 차선이 변경되는 원인이 운전자의 졸음이 아닌 경우에도 감지되는 문제가 있다.

이와 같이, 종래 기술에 따른 졸음 방지 시스템들은 실제 운전자의 졸음 및 피로가 근본원인으로 파악되지 않고 차량상태로만 운전자의 졸음을 추정하여 사고 발생을 방지하고자 하기 때문에 실제 운전자의 상태 및 반응특성을 인지하여 사고발생을 방지하기가 어려운 문제가 있다.

본 발명은 차선 이탈정도의 운전자 차량 상태를 통하여 졸음 운전으로 인한 사고를 예방하는 종래 기술에 따른 시스템을 이용함으로써 실제 운전자의 졸음으로 인한 위험상황이 아닌 경우 수반되는 경보들이 운전자의 운전을 방해하는 문제를 해결하고자 한다.

본 발명의 운전자 졸음 및 피로 감지 시스템은 운전자의 상태를 관찰하는 카메라와 상기 운전자 상태를 다수의 레벨로 판단하는 제 1 판단부와 상기 운전자의 반응특성을 추출하는 레이더부와 상기 운전자의 반응특성을 다수의 레벨로 판단하는 제 2 판단부 및 상기 운전자의 상태 및 상기 운전자의 반응상태를 감지하여 경보메세지를 전달하는 경보판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 카메라는 적외선 카메라를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제 1 판단부는 상기 운전자눈의 개도(開度), 눈을 깜박이는 평균지속시간, 눈을 깜박이는 주기, PERCLOS(Percent Eye Close), 1분간 눈을 깜박이는 횟수, 1분간 하품하는 횟수 또는 고개를 끄덕이는 횟수로부터 판단하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 레이더부는 선행차를 감지하여 상기 선행차 출발 후 반응시간 및 상기 선행차 제동 후 반응시간을 추출하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제 2 판단부는 상기 운전자의 정상 주행시 반응특성과 비교하 여 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 운전자 상태 및 운전자의 반응특성을 이용하여 졸음 또는 피로를 감지함으로써 위험상황에 노출되는 운전자에게 적절하게 경고하도록 하여 대형 사고를 예방할 수 있는 효과를 제공한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따라 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템을 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시스템(100)은 카메라(110), 레이더부(120) 및 경보판단부(130)를 포함한다. 본 발명은 카메라(110)를 통해서 운전자의 상태를 검출하고, 레이더부(120)를 통해서 운전자의 반응특성을 검출하여 졸음 및 피로 상태의 운전자를 위험상태로부터 벗어나도록 한다.

먼저, 카메라(110)를 통하여 운전자 상태를 관찰한다(112). 예를들면 운전자 영상을 입력받아 얼굴, 눈, 입 주변 등을 관찰하는 것이 바람직하다. 여기서, 카메라는 적외선 카메라(infrared rays camera)인 것이 바람직하다.

이와 같이 카메라로 관찰된 운전자의 상태는 졸음 및 피로 특징을 추출(114)하기 위하여 운전자의 부주의로 판단할 것인지, 졸음 또는 피로로 인한 것인지 나누어 판단되는 것이 바람직하다. 먼저, 운전자의 부주의로 판단되어 추출되는 경우는 운전자 얼굴 방향각을 산출하거나 한눈 팔기의 여부를 판단하여 산출하는 것이 바람직하다. 즉, 운전자의 습관적인 행동 또는 돌발적인 부주의한 행동들을 파악하여 이러한 행동들이 검출될 때는 경고되지 않도록 하여 운전자가 주행중에 방해받지 않도록 한다. 운전자의 부주의로 판단되는 경우에는 후에 설명되는 운전자 반응 특성을 추출할 때 반영되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

운전자의 상태가 졸음 또는 피로로 판단되는 경우에는 운전자 눈의 개도(開度), 눈을 깜박이는 평균지속시간, 눈을 깜박이는 주기, PERCLOS(Percent Eye Close), 1분간 눈을 깜박이는 횟수, 1분간 하품하는 횟수 또는 고개를 끄덕이는 횟수로부터 판단하여 산출하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 특징을 이용하여 운전자 상태를 DS 레벨(driver status)로 판단부(116)에서 판단한다. 운전자 상태는 5가지 DS 레벨로 나뉘는 것이 바람직하다. DS 레벨 1은 운전자의 표정이 풍부하거나, 시선의 이동이 빈번하거나, 눈의 깜박임의 주기가 안정적인 경우의 운전자 상태를 나타내는 것이 바람직하다. DS 레벨 2는 DS 레벨 1과 큰 차이는 없지만 시선 이동의 움직임이 둔해거나, 눈꺼풀이 무겁고 눈의 개안정도가 DS 레벨 1 보다 낮아지는 경우의 운전자 상태를 나타내는 것이 바람직하다. DS 레벨 3은 눈깜박임의 횟수가 감소되었다가 증가되는 경우 즉, 무의식 속에서 눈깜박임의 횟수가 감소되었다가 의식상태로 돌아와 다시 증가되어 눈깜박의 주기가 불안정해지거나, 눈의 개안정도가 현저히 낮아지고, 하품을 하는 경우의 운전자 상태를 의미하는 것이 바람직하다. DS 레벨 4는 시선 변화량이 적고, 폐안 시간이 3초이상으로 길어지며, 하품의 발생이 빈번히 일어나는 경우의 운전자 상태를 의미하는 것이 바람직하다. DS 레벨 5는 폐안이 빈번해지고 고개를 끄덕이 는 경우의 운전자 상태를 의미하는 것이 바람직하다. 그리고, 운전자 상태를 상술한 5가지 DS 레벨 중 하나로 판단한다.

레이더부(120)를 통하여 선행차를 감지한다(122). 예를들면 선행차의 출발 또는 제동을 감지한다. 그리고, 이를 이용하여 운전자 반응특성을 추출한다(124). 예를 들면 선행차 출발 후 반응시간 또는 선행차 제동후 반응시간을 이용하여 추출할 수 있다. 여기서, 운전 부주의로 판단되는 요소들은 운전자 반응특성에서 무시되는 것이 바람직하다. 운전자 반응특성을 추출하는데는 운전자의 정상 주행시 반응특성과 비교되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 정상 주행 시 선행차 출발 후 반응시간 또는 선행차 제동 후 반응시간과 비교하여 정상 주행 시의 반응시간보다 길어지는 경우 운전자가 졸음 상태에 놓여진 경우로 판단하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 특징을 이용하여 운전자 반응특성을 DR 레벨(driver reaction)로 판단부(126)에서 판단한다. 운전자 반응특성은 5가지 DR 레벨로 나뉘는 것이 바람직하다. DR 레벨 1 및 DR 레벨 2는 엑셀레이터(accelerator) 또는 브레이크(break) 동작이 자연스럽거나, 스티어링(streeing)의 조타가 치밀하여 차량의 진동이 적은 경우를 나타내는 것이 바람직하다. DR 레벨 3은 스티어링의 조타를 하지않게 되어 차량이 차선에 가까워지거나 선행차 추종시에 차간거리의 균형이 깨지는 경우를 나타내는 것이 바람직하다. DR 레벨 4의 경우는 스티어링의 조타가 매끄럽지 못해서 차량의 진동이 커지거나, 차량의 중앙부에 차선이 들어오게 되거나, 선행차 추종시에 차간거리의 균형이 깨지는 정도가 증가하게 되거나, 엑셀레이터 또는 브레이크 반응속도가 느려지는 경우를 나타내는 것이 바람직하다. DR 레벨 5 는 운전자의 반응속도가 느려져 선행차와 추돌하거나, 커브 시 방향을 바꾸기 어려운 경우를 나타내는 것이 바람직하다. 여기서, 정상 주행 시 선행차 출발 후 반응시간 또는 선행차 제동 후 반응시간과 비교하여 정상 주행 시의 반응시간보다 길어지는 경우 DR 레벨이 한단계씩 올라가는 것이 바람직하다.

이어서, 경보판단부(130)에서는 운전자 상태를 나타내는 DS 레벨 중 어느 한 DS 레벨과 운전자 반응특성을 나타내는 DR 레벨 중 어느 한 DR 레벨의 평균을 이용하여 경보메세지를 전달한다. DS 레벨과 DR 레벨의 평균값이 증가할수록 TTC(time to collision) 경보거리는 증가하는 것이 바람직하다. 따라서, DS 레벨과 DR 레벨이 높아 운전자가 위험상태에 놓이는 경우에는 차량이 충돌하기 이전에 경고메세지를 전달하여 운전자가 위험상태로부터 빠르게 벗어날 수 있도록 하는 것이다. 예를 들어, DS 레벨과 DR 레벨의 평균이 낮은 경우에는 높은 경우보다 운전자가 덜 위험상태에 놓이게 되므로 TTC 경보거리가 감소하게 된다. 즉, DS 레벨과 DR 레벨의 평균이 낮은 경우에는운전자가 위험상태로부터 벗어나는데 많은 시간이 소요되지 않지만, DS 레벨과 DR 레벨의 평균이 높은 경우에는 운전자가 위험상태로부터 벗어니는데 많은 시간이 소요되므로 TTC 경보거리를 증가시켜 운전자에게 경고메세지를 전달하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본원발명의 운전자 졸음 및 피로 감지 시스템은 운전자의 상태 및 운전자의 반응특성을 반영하여 졸음 및 피로를 판단하여 경보메세지를 전달함으로써, 졸음으로 인해 위험상황에 노출되는 운전자에게 적절하게 경고하도록 하여 대형 사고를 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템을 나타낸 개략도.

Claims (5)

1. 운전자의 상태를 관찰하는 카메라;

   상기 운전자 상태를 다수의 레벨로 판단하는 제 1 판단부;

   상기 운전자의 반응특성을 추출하는 레이더부;

   상기 운전자의 반응특성을 다수의 레벨로 판단하는 제 2 판단부; 및

   상기 운전자의 상태 및 상기 운전자의 반응상태를 감지하여 경보메세지를 전달하는 경보판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자 졸음 및 피로 감지 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 카메라는 적외선 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자 졸음 및 피로 감지 시스템.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1 판단부는

   상기 운전자눈의 개도(開度), 눈을 깜박이는 평균지속시간, 눈을 깜박이는 주기, PERCLOS(Percent Eye Close), 1분간 눈을 깜박이는 횟수, 1분간 하품하는 횟수 또는 고개를 끄덕이는 횟수로부터 판단하는 것을 특징으로 하는 운전자 졸음 및 피로 감지 시스템.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 레이더부는

   선행차를 감지하여 상기 선행차 출발 후 반응시간 및 상기 선행차 제동 후 반응시간을 추출하는 것을 특징으로 하는 운전자 졸음 및 피로 감지 시스템.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 2 판단부는

   상기 운전자의 정상 주행시 반응특성과 비교하여 판단하는 것을 특징으로 하는 운전자 졸음 및 피로 감지 시스템.

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